Объясните, страница 131 - гдз по физике 7 класс учебник Кронгарт, Даданбеков

Объясните

Почему перекрывают русла рек и строят высокие плотины?

Почему перекрывают русла рек и строят высокие плотины?

Перекрытие русел рек и строительство высоких плотин осуществляется для решения нескольких важных задач, главной из которых, с точки зрения физики, является производство электроэнергии на гидроэлектростанциях (ГЭС).

Принцип работы ГЭС основан на преобразовании энергии. Плотина преграждает путь реке, в результате чего перед ней накапливается вода и образуется водохранилище. Вода в водохранилище, поднятая на большую высоту, обладает значительной потенциальной энергией.

Потенциальная энергия воды, поднятой на определённую высоту, вычисляется по формуле:

$E_p = mgh$

где $m$ — масса воды, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота столба воды (разница уровней воды до и после плотины), которая примерно равна высоте плотины.

Из этой формулы следует, что чем выше плотина (чем больше значение $h$), тем большей потенциальной энергией обладает накопленная вода. Для выработки электричества воду из водохранилища пропускают через специальные каналы, где она падает вниз. При этом её потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию (энергию движения). Поток воды с большой скоростью вращает лопасти турбин, которые соединены с электрогенераторами. Генераторы, в свою очередь, преобразуют механическую энергию вращения в электрическую.

Кроме того, высота плотины определяет гидростатическое давление воды у её основания:

$p = \rho gh$

где $\rho$ — плотность воды. Высокое давление обеспечивает мощный и скоростной напор воды на турбины, что повышает эффективность выработки электроэнергии.

Таким образом, строительство высоких плотин позволяет создать максимальный перепад высот и накопить огромное количество потенциальной энергии, которую затем можно эффективно преобразовать в электричество.

Помимо выработки электроэнергии, плотины строят и для других целей:

- Регулирование речного стока для предотвращения наводнений.

- Создание запасов пресной воды для орошения (ирригации) полей и водоснабжения населения и промышленности.

- Улучшение условий для судоходства путём создания глубоководных участков.

- Создание рекреационных зон.

Ответ: Русла рек перекрывают и строят высокие плотины главным образом для создания большого перепада уровней воды. Это необходимо для накопления в водохранилище воды с большой потенциальной энергией ($E_p = mgh$). При падении этой воды её энергия преобразуется в кинетическую, которая вращает турбины гидроэлектростанций и приводит в действие генераторы, вырабатывающие электричество. Чем выше плотина, тем больше запасённая энергия и давление воды ($p = \rho gh$), и, следовательно, тем больше электроэнергии можно произвести.